CN116893940A - 一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法及测试系统，其通过测试脚本自动执行性能一致性的测试和结果分析，提供的标准化的测试方法可以用于在不同服务器测试不同规格的企业级固态硬盘阵列，提高了测试效率，具有产业实用价值，其特征在于：所述测试方法包括以下步骤：步骤1、运行测试脚本，开始执行测试；步骤2、设置工作负载；步骤3、设置SSD阵列；步骤4、安全擦除被测SSD，使SSD恢复到FOB状态；步骤5、运行工作负载，使SSD运行到稳态；步骤6、设置工作负载运行的时间，然后运行工作负载，并统计该工作负载下的IOPS；步骤7、根据步骤6统计的IOPS数据，计算性能一致性参数，输出SSD阵列的性能一致性测试报告。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘测试相关技术领域，具体涉及一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法及测试系统。
背景技术
固态硬盘(Solid State Disk，简称SSD)的性能一致性指的是固态硬盘性能的稳定性，简单来讲就是IOPS（Input/Output Operations Per Second）/BW变化幅度不能太大。性能一致性越好，用户业务性能也会越稳定，用户体验感才会更好。不同的用户数据模型对读写压力不同，这就要求性能一致性能够满足各种读写压力场景。
过去，我们通过每秒钟的平均IOPS，就可以让我们很好地了解了整体性能。然而，对于现代SSD，每秒有数以万计的IO发生，平均值的根本问题是它们没有显示性能如何变化以及最坏情况下的性能是多少。因为固态硬盘内部的垃圾回收机制、写仲裁策略、后端NAND带宽分配、路径控制资源配比等都会影响SSD的性能。
特别是在企业环境中，最坏情况下的性能可能更加突出，因为SSD在阵列中运行，这扩展了整体性能，但也使最坏情况下的性能下降更加明显。例如，如果一个有12块SSD的阵列，每个SSD平均提供50K IOPS，则该阵列的理论最大速度为600K IOPS。但是，如果每个SSD的最坏情况性能为5K IOPS，则阵列的最坏情况性能可能会突然下降到60K IOPS，这可能足以对用户体验产生严重的影响。
SSD性能一致性定义：SSD在读取和写入数据时，是否能够保持稳定的性能表现。即使在高负载或连续写入大量数据的情况下，SSD的读写性能也应该保持一致，不出现明显的性能下降或延迟增加。
SSD性能一致性计算方式：在某个工作负载中SSD所有的IOPS中99.9%最小的IOPS与平均IOPS的比值。
性能一致性对于SSD的可靠性和可预测性非常重要。如果SSD的性能不一致，可能会导致数据访问延迟增加、吞吐量下降或性能抖动等问题，影响系统的整体性能和用户体验。因此，SSD制造商和用户都非常关注和重视SSD的性能一致性。
目前SSD在企业应用中基本都是以阵列形式进行使用的，而行业没有针对SSD阵列性能一致性的标准化测试流程及自动化的测试方法和系统。有鉴于上述的缺陷，当前亟需设计一种针对企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为了解决上述内容中提到的问题，本发明提出了一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法及测试系统，其通过测试脚本自动执行性能一致性的测试和结果分析，提供的标准化的测试方法可以用于在不同服务器测试不同规格的企业级固态硬盘阵列，提高了测试效率，具有产业实用价值。
其技术方案是这样的：
一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述测试方法包括以下步骤：
步骤1、运行测试脚本，开始执行测试；
步骤2、设置工作负载；
步骤3、设置SSD阵列；
步骤4、安全擦除被测SSD，使SSD恢复到FOB（Fresh Out of Box）状态；
步骤5、运行工作负载，使SSD运行到稳态；
步骤6、设置工作负载运行的时间，然后运行工作负载，并统计该工作负载下的IOPS；
步骤7、根据步骤6统计的IOPS数据，计算性能一致性参数，输出SSD阵列的性能一致性测试报告。
进一步的，所述步骤2中工作负载具体设置为：块大小设为4KB，读写形式设为随机写、线程设为4、队列深度设为32。
进一步的，所述步骤3中SSD阵列的设置方式为：先确定需要测试的SSD数量，SSD数量的选择可以根据企业实际应用情况进行选择；再确定需要配置的SSD阵列。
进一步的，所述SSD阵列包括：JBOD、RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10。
进一步的，使用storcli工具或者mdadm工具来组SSD阵列。
进一步的，所述步骤6中工作负载运行的时间根据企业实际应用情况进行选择，所述时间包括：12h、24h、48h、72h。
进一步的，所述步骤7中性能一致性参数的计算公式为：IOPS_Consistency (%) =(IOPS in the 99.9% slowest 1-second interval)/(average IOPS during the test)，其中IOPS的数值为步骤6统计的IOPS数据。
进一步的，本发明还提供了一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试系统，其特征在于：所述测试系统包括：服务器平台、测试脚本、SSD阵列。
进一步的，所述服务器平台包括：处理器、内存、网络接口和操作系统。
进一步的，所述测试脚本包括：工作负载选择模块、SSD阵列设置模块、稳态判断模块、性能一致性测试模块、性能一致性计算模块、性能一致性报告模块。
本发明的有益效果为：
本发明通过测试脚本自动执行性能一致性的测试和结果计算、输出报告，提供的标准化的测试方法可以用于在不同服务器测试不同规格的企业级固态硬盘阵列，还可以测试企业级固态硬盘阵列在不同工作负载下的性能一致性，并且可以根据企业的实际应用场景选择测试参数，以验证在实际应用场景下的性能一致性，提高了测试效率，具有产业实用价值。
附图说明
图1为本发明的测试流程示意图。
图2为本发明的测试报告示意图。
图3为本发明的测试系统结构示意图。
图4为本发明的测试脚本结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1
如图1所示，提供了一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法的实施例，所述测试方法包括以下步骤：
步骤S31，设置需要进行测试的工作负载，本实施例中测试SSD阵列的随机写负载的性能一致性，设置：块大小设为4KB，读写形式设为随机写、线程设为4、队列深度设为32。
步骤S32，设置SSD阵列，SSD阵列的配置方式：先确定需要测试的SSD数量，SSD数量的选择可以根据企业实际应用情况进行选择；然后确定需要配置的SSD阵列，SSD阵列包含JBOD、RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10。使用storcli工具或者mdadm工具组SSD阵列。
步骤S33，安全擦除被测SSD，擦除SSD存储介质里的所有数据，使SSD恢复到FOB（Fresh Out of Box）状态。
步骤S34，运行步骤S31选择的工作负载，使SSD运行到稳态。
步骤S35，运行步骤S31选择的工作负载，选择工作负载运行的时间，运行时间根据企业应用情况进行评估选择，可选工作时间包含：12h、24h、48h、72h。本实施例中运行时间设为12h，统计该工作负载下的IOPS。
步骤S36，根据步骤S35统计的IOPS数据，计算得出性能一致性参数，输出SSD阵列性能一致性测试报告。
性能一致性参数的计算公式为：IOPS_Consistency (%) = (IOPS in the 99.9%slowest 1-second interval)/(average IOPS during the test)，其中IOPS的数值为步骤6统计的IOPS数据。
如图2所示，提供了一种SSD阵列性能一致性测试报告。本报告的图中横坐标Time为时间，单位为秒（s），纵坐标为IOPS是衡量SSD每秒钟能够执行的输入/输出操作数量的指标。其中：
IOPS_99.9%，表示IOPS由大到小排序的99.9%的IOPS。
IOPS_99.9%_Slowest=93364，表示IOPS由大到小排序的99.9%最低的IOPS的值为93364。
IOPS_0.1%，表示IOPS由小到大排序的0.1%的IOPS。
IOPS_AVE=98367.56，表示本实施例SSD阵列的平均IOPS是98367.56。
Consistency_Performance=94.91%，表示本实施例SSD阵列的性能一致性为94.91%。如果企业对本实施例的工作负载的SSD阵列性能一致性要求为95%；由于94.91%小于95%，则本次SSD阵列性能测试一致性不通过。
实施例2
如图3所示，提供了一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试系统的实施例，所述测试系统包括以下部分：
服务器平台S11，用于提供测试企业级固态硬盘阵列性能一致性的实验环境。
服务器平台处理器S12，用于执行计算机程序。
服务器平台操作系统S13，用于对服务器软硬件及数据资源进行管理调度。
测试脚本S14，用于提供企业级固态硬盘阵列性能一致性测试的脚本。
服务器平台内存S15，用于为操作系统S13和测试脚本S14的运行提供环境。
服务器平台网络接口S16，用于远程和S11服务器平台进行通信，传输数据。
SSD阵列S17，用于根据测试项目的需求选择SSD阵列级别。通过RAID（RedundantArray of Independent Disks）卡、或者软RAID的方式组RAID，阵列级别包含JBOD（Just aBunch Of Disks）、RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10。
如图4所示，所述测试脚本包括以下模块：
工作负载选择模块S21，由于不同的工作负载，SSD阵列的读写性能不同。因此，测试SSD阵列性能一致性时，需要根据实际应用场景和工作负载类型来进行评估和选择。本测试方法基于FIO工具对SSD阵列施加读写，工作负载选择模块的参数设置包括：块大小、读写形式、读写比例、线程、队列深度。
SSD阵列模块S22，该模块的作用是选择所需数量的SSD组成阵列进行性能一致性测试。在企业的实际应用中，会使用多个SSD组成阵列进行使用，所以不仅需要测试单盘的性能一致性也需要测试SSD阵列的性能一致性。本模块组阵列的方式使用storcli工具或者mdadm工具。
稳态判断模块S23，SSD阵列性能一致性是指SSD在长时间、连续的工作负载下，保持稳定的读写性能。所以测试SSD阵列的性能一致性，需要先使SSD阵列在特定工作负载下已经达到稳态。
性能一致性测试模块S24，该模块功能是运行SSD阵列性能一致性测试，工作负载使用工作负载选择模块S21所设置的参数，测试时间需要进行长时间测试，测试时间可以灵活的进行设置，记录性能一致性测试S24的所有的IOPS数据。
性能一致性计算模块S25，计算公式为，IOPS_Consistency (%) = (IOPS in the99.9% slowest 1-second interval)/(average IOPS during the test)。IOPS的数值可以根据性能一致性测试模块S24中统计的IOPS数据进行计算。
性能一致性报告模块S26，该模块的作用是输出性能一致性报告，报告SSD阵列在工作负载选择模块S21的工作负载下，SSD阵列模块S22的SSD阵列下，输出SSD阵列的性能一致性值。
尽管已经出示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述测试方法包括以下步骤：
步骤1、运行测试脚本，开始执行测试；
步骤2、设置工作负载；
步骤3、设置SSD阵列；
步骤4、安全擦除被测SSD，使SSD恢复到FOB状态；
步骤5、运行工作负载，使SSD运行到稳态；
步骤6、设置工作负载运行的时间，然后运行工作负载，并统计该工作负载下的IOPS；
步骤7、根据步骤6统计的IOPS数据，计算性能一致性参数，输出SSD阵列的性能一致性测试报告。
2.根据权利要求1所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述步骤2中工作负载具体设置为：块大小设为4KB，读写形式设为随机写、线程设为4、队列深度设为32。
3.根据权利要求1所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述步骤3中SSD阵列的设置方式为：先确定需要测试的SSD数量，SSD数量的选择可以根据企业实际应用情况进行选择；再确定需要配置的SSD阵列。
4.根据权利要求3所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述SSD阵列包括：JBOD、RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10。
5.根据权利要求4所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：使用storcli工具或者mdadm工具来组SSD阵列。
6.根据权利要求1所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述步骤6中工作负载运行的时间根据企业实际应用情况进行选择，所述时间包括：12h、24h、48h、72h。
7.根据权利要求1所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试方法，其特征在于：所述步骤7中性能一致性参数的计算公式为：IOPS_Consistency (%) = (IOPS in the99.9% slowest 1-second interval)/(average IOPS during the test)，其中IOPS的数值为步骤6统计的IOPS数据。
8.基于权利要求1-7中任意一项所述测试方法的企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试系统，其特征在于：所述测试系统包括：服务器平台、测试脚本、SSD阵列。
9.根据权利要求8所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试系统，其特征在于：所述服务器平台包括：处理器、内存、网络接口和操作系统。
10.根据权利要求8所述的一种企业级固态硬盘阵列性能一致性的测试系统，其特征在于：所述测试脚本包括：工作负载选择模块、SSD阵列设置模块、稳态判断模块、性能一致性测试模块、性能一致性计算模块、性能一致性报告模块。
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